哺乳动物植入前胚胎发育的程序化

哺乳动物植入前胚胎发育的程序化过程,是发育生物学的核心问题,弄清这一过程,对研究哺乳动物早期发育有着重要意义.因受研究方法、实验材料等因素的影响,该研究领域的进展缓慢.文章就近年来在植入前胚胎发育的分子事件、母源调控向合子型调控的过渡、细胞核重建、染色质的重建机制、基因组甲基化与基因表达等方面的研究进展进行了综述.     

筛选差异表达基因的方法进展

植入前胚胎差异表达基因的筛选是分离、鉴定发育相关基因的关键 ,是克隆动物发育分子机理研究的基础 .哺乳动物植入前胚胎和克隆胚胎材料的获得十分不易 ,使得筛选差异表达基因的方法在该领域的应用均受到较大的限制 .以DDRT -PCR为基础的单胚mRNA差异表达技术的建立 ,为克隆植入前胚胎发育相关基因及哺乳动物克隆胚胎发育分子机理研究提供有力的工具 ,本文将在多年研究基础上对该技术及目前筛选差异表达基因的方法进行综述 .     

小鼠胚胎干细胞R1表面特异结合多肽的筛选

胚胎干细胞是从哺乳动物胚胎发育早期的囊胚的内细胞团内分离出来的一类细胞,具有自我更新和全能性的基本特征.作者利用M13噬菌体展示技术筛选与未分化的小鼠胚胎干细胞R1表面特异结合的多肽.实验利用未分化的小鼠胚胎干细胞为筛选靶细胞,分化的小鼠胚胎干细胞为吸附细胞,进行3轮的消减筛选,经细胞ELISA鉴定,噬菌体DNA测序和多肽序列分析,得到13条能与小鼠胚胎干细胞特异结合的多肽.通过BLASTP比对发现有11个体内的同源蛋白,为进一步研究小鼠胚胎干细胞表面分子提供研究基础.     

基于多视图双聚类方法分析不同哺乳动物早期胚胎发育基因激活差异

大量分子生物学研究证实,哺乳动物早期胚胎发育具有严格的分子调控机制.但是,不同种类之间早期胚胎发育可能存在的调节差异和分子机理并不清楚.利用比较转录组学方法识别不同物种之间的保守共表达基因簇,对于深入揭示胚胎发育和器官分化十分关键.多视图双聚类方法(Multi-view bi-clustering,MVBC)可以解决胚胎样本中的基因表达信号弱和噪声数据较多的问题,较传统两步法可以更好地找到保守的共表达基因簇.我们使用多视图双聚类这一新方法,在人、鼠和牛胚胎中共鉴定出114个共表达基因模块,并对其中包含数目较多、可信度高的29个基因簇进行了KEGG通路富集分析.结果表明,这些基因簇在三个物种早期胚胎发育中共享的通路大多是核小体与RNA转运等起着基础作用的通路,表明在三个物种间合子特异性转录和翻译机制的建立都相对保守.另外,还发现了在物种内具有相似表达模式的8组基因簇、同一功能通路可在多个基因簇富集,以及信号通路在整个胚胎早期发育过程中呈时序性表达的特点.本研究揭示了三个物种间早期胚胎基因表达模式与通路功能的关系,丰富了物种间早期胚胎发育过程的差异化知识,对进一步研究哺乳动物早期胚胎发育机制有一定帮助.     

乙肝病毒hbx基因诱导斑马鱼胚胎发育背部化畸形

为了研究HBX对胚胎发育的影响,从含有HBX基因的质粒上转录HBX mRNA,显微注射入斑马鱼早期胚胎,在bud期进行表型观察,并用全胚胎原位杂交法检测HBX对斑马鱼胚胎早期发育的影响,用脊索标记基因ntl和骨骼肌标记基因MyoD作为探针检测胚胎发育背部化的特征表型。首次发现HBX的表达引起斑马鱼胚胎早期发育背部化畸形,HBX过量表达的胚胎背部化表型与早期胚胎wnt缺失表达导致的胚胎发育背部化表型一致,HBX可能通过激活wnt/β-catenin信号通路的表达和调控,造成胚胎发育背部化的畸形。     

胚胎干细胞的研究及其在临床上的应用

胚胎干细胞来源于着床前的囊胚内细胞团或早期胎儿的原始生殖细胞的一类未分化的全能性(多能性)干细胞，具有无限增殖和分化潜能。对其研究必将在发育生物学的基础理论、动物胚胎工程及临床医学等方面产生巨大影响，具有十分诱人的前景。     

Wnt信号通路与干细胞定向分化

Wnt信号通路在胚胎发育过程中参与背腹轴的形成、细胞极性的建立以及决定细胞命运.利用干细胞定向分化模型可在体外培养条件下探索Wnt信号通路在哺乳动物早期胚胎发育过程中的分子机理,了解其信号网络对干细胞定向分化中各个事件的调控机制.本文通过综合近期Wnt信号通路的研究,阐述经典Wnt信号通路(Canonical Wnt signaling pathway)在干细胞定向分化中的作用.     

中华鳖胚胎期氯吡硫磷暴露对孵出幼体生理表现的影响

氯吡硫磷是一种广泛用于控制农作物上有害昆虫的有机磷杀虫剂,对水生生物可能具有较高毒性.用不同质量浓度(0、0.03、0.3、3.0 mg/L)的氯吡硫磷溶液处理孵化中的中华鳖受精卵,测定胚胎存活、孵出幼体大小、游泳表现、早期生长及肝脏生理指标(甘油三酯和丙二醛含量、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性)来评估胚胎期氯吡硫磷暴露对中华鳖胚胎发育及幼体生理表现的潜在影响.在0.03～3.0 mg/L的质量浓度范围内,氯吡硫磷暴露并不显著改变包括胚胎存活、孵化期、幼体大小、运动、生长速度和生理表现在内的所有测量指标.该结果表明低浓度的氯吡硫磷暴露可能对水生龟鳖类动物胚胎发育和幼体表型的影响不大.     

原位杂交检测pal-1 mRNA在C.elegans野生型和突变体早期胚胎中的分布

Caenorhabditis elegans是发育生物学中的重要模式生物,许多基因参与C.elegans的细胞命运决定和细胞谱系发育.par基因的活性影响C.elegans胚胎前后轴的极性,其功能缺失会使胚胎的第一次分裂丧失前后轴的不对称性,导致一些母体提供的发育调控因子不能在特定的胚胎细胞中准确定位,从而改变胚胎细胞发育命运.pal-1是C.elegans早期胚胎发育中决定细胞命运的重要基因,它决定体细胞的性质,也是转录因子,调控着后续基因的表达,凡含有该基因表达的细胞发育成体细胞.调控PAL-1表达的基因有许多,本文通过原位杂交检测pal-1 mRNA在C.elegans野生型和par-5、par-6、gld-1突变体早期胚胎中的分布,来探讨par-5、par-6和gld-1基因的活性在胚胎发育早期对pal-1 mRNA的影响.实验结果表明,pal-1mRNA在野生型早期胚胎中有明显极性,而pal-1mRNA分布的不对称性在上述基因缺失的情况下被破坏,这些基因与pal-1mRNA的不对称分布直接相关.     

泛素在小鼠胚胎植入中的作用

选择lactacystin作为泛素(Ubiquitin,UPP)的抑制剂,采用宫角注射的方法,研究了UPP对小鼠胚胎植入的作用。结果表明,小鼠胚胎植入受UPP的影响。     

AmphiSox1/2/3-like 基因的系统进化学分析和在文昌鱼胚胎发育中的表达

为了研究文昌鱼胚胎发育中神经管发育的分子机制和脊椎动物中枢神经系统的起源,我们筛选和分析了与佛罗里达文昌鱼AmphiSox1/2/3基因同源的青岛文昌鱼AmphiSox1/2/3-like基因,对其推测的氨基酸序列与17个脊椎动物和无脊椎动物的同源基因进行了系统的进化学分析,并利用胚胎整体原位杂交技术结合系列组织学切片技术,对该基因在青岛文昌鱼胚胎发育中的时空表达模式进行了系统的研究.AmphiSox1/2/3-like在原肠胚早中期开始在背部上胚层和预定神经外胚层中明显表达.在神经胚早期其表达定位于神经板.此后,表达区域位于形成中的神经管和胚胎中、后部分化中的神经管的两侧,其表达的水平从前向后逐渐下调和终止.此外,该基因在神经胚晚期和幼虫期的消化道壁中也有明显表达.研究结果显示,该基因与文昌鱼的神经分化和消化道分化密切相关.     

CHD5在胚胎干细胞向神经前体细胞分化过程中的功能研究

CHD5蛋白是一种ATP依赖性染色质重塑解旋酶,属于CHD家族.CHD家族成员在胚胎发育及肿瘤发生发展过程中具有重要的作用.前期研究发现CHD5在多种不同类型的肿瘤中发挥抑癌功能,但不清楚CHD5是否影响早期胚胎干细胞分化.本研究发现随着胚胎干细胞向神经前体细胞的分化,CHD5的表达显著上调.干扰CHD5的表达之后对细胞进行向神经前体细胞分化的诱导,发现POU5F1和NANOG等胚胎干细胞标志基因表达上调,Wnt信号通路激活,而PAX6和SOX1等神经前体细胞的标志基因表达得以抑制,表明CHD5在胚胎干细胞向神经前体细胞分化过程中具有重要功能.     

植入前胚胎的DNA甲基化分析方法

本文对传统检测基因组DNA甲基化的亚硫酸氢盐方法进行了修改,使它适用于植入前胚胎的DNA甲基化检测研究,从而能够测定少量细胞的(<500个)DNA甲基化状态.结果,用此法成功检测了牛克隆胚胎X染色体中Xist基因的甲基化情况.     

卫河水对中国林蛙早期胚胎发育的影响

以中国林蛙(Rana chensinensis)不同发育期的胚胎为研究对象,探讨不同浓度卫河水对中国林蛙早期胚胎发育的毒性.结果表明:中国林蛙胚胎在卫河水原水中不能发育存活;56%浓度的卫河水可使胚胎畸形率和死亡率显著升高;低浓度(10%、18%、32%)的卫河水能明显抑制胚胎全长和体重的增加,对胚胎发育过程中畸形率和死亡率影响不大.在研究污染物尤其是低浓度的污染物对中国林蛙胚胎发育毒性时,生长抑制参数是比致死率和畸形率更为敏感的终点参数.卫河水污染严重,存在潜在的致畸变物质,应加速卫河治理.     

用小鼠单个MⅡ卵和2-细胞期胚胎构建cDNA文库

阶段特异性cDNA文库的构建和筛选是一种分离和克隆早期胚胎特异表达基因的有效方法.本研究利用小鼠单个MⅡ卵母细胞及发育至2-细胞的胚胎分别构建了cDNA文库.滴度分别为:6.5×106、7.2×107,基因片段平均长度为250-1500bp并用β-actin验证了文库的可靠性.这种利用单胚胎构建cDNA文库的方法,不仅解决了胚胎研究材料受限制的问题,而且在材料的发育时间上更加精确,更能反映胚胎发育的规律,是研究早期胚胎发育基因表达以及克隆胚胎发育相关基因的一种有效手段.     

哺乳动物胚胎干细胞的特性及利用

哺乳动物胚胎干细胞（ES细胞）是由动物早期胚胎发育的内细胞团（ICM）或原始生殖细胞（PGC）分离得到的。人们利用ES细胞所具有的全能性、体外分化以及稳定的遗传性能等特点，展示了ES细胞在建立哺乳动物的早期胚胎体外分化模型、转基因动物模型、器官和组织的修复和移植治疗、克隆动物的生产、发育生物学的研究等方面广阔的应用前景。但是，由于哺乳动物错综复杂的基因调控和环境因素的影响，对于胚胎干细胞的研究还存在诸多问题，还需作更深入细致的研究。     

SWAP-70在小鼠正常动情周期和围植入期子宫中的表达及其调节

SWAP-70是鸟苷酸交换因子家族成员之一，是PI3K介导的酪氨酸磷酸化受体下游通路的信号分子之一. 以往的研究及我们的前期工作初步表明它在小鼠子宫和恒河猴胚胎植入位点有高表达，提示此分子可能参与了胚胎植入的调节. 为此，本研究在小鼠模型中，采用原位杂交、免疫组化和半定量RT-PCR方法，系统地研究了SWAP-70在妊娠初始期胚胎植入位点、妊娠期子宫和动情周期子宫中的表达及其受雌、孕激素的调节. 结果表明SWAP-70在植入位点有非常显著的高表达，其mRNA和蛋白分布于胚泡以及对系膜侧的腔上皮细胞和临近胚泡的子宫基质细胞，而在非植入位点表达强度很弱；在妊娠第7天和第9天的母胎界面上，滋养层巨细胞、迷走滋养层和海绵滋养层都维持较强的SWAP-70表达；正常动情周期中，SWAP-70在动情期子宫中表达明显上调；卵巢切除模型显示雌激素显著上调SWAP-70的表达，孕激素能够阻断雌激素的作用. 以上结果提示，SWAP-70可能参与胚胎植入过程中多种细胞行为的调节，如胚泡黏附、基质细胞的增殖与蜕膜化以及滋养层细胞的浸润和分化过程，同时在动情周期子宫内膜细胞功能调控中发挥一定作用.     

AAPH诱导的氧化应激对小鼠早期胚胎发育的作用及机制研究

哺乳动物胚胎发育是一个受复杂信号通路严格调控的过程,同时受遗传和环境因素等多种因素影响.由体外培养环境破坏活性氧ROS平衡所引起的氧化应激反应被认为是影响体外胚胎发育的重要因素之一,但活性氧影响胚胎的机制仍有待研究.本研究首先观察了叠氮化合物2,2'-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐AAPH[2,2-Azobis(2-Amidinopropane)dihydrochloride]处理后对胚胎发育的影响,检测了胚胎的活性氧水平、线粒体膜电位和细胞凋亡情况,同时检测了合子基因组激活相关基因的表达变化,针对活性氧诱导剂AAPH影响小鼠早期胚胎发育的分子机制进行研究.结果表明,AAPH能够提高小鼠胚胎的活性氧水平,影响胚胎发育率,AAPH的作用呈现剂量依赖性,这种影响是通过降低线粒体的膜电位,进而促发细胞凋亡.同时,抑制合子基因组激活相关基因Zscan4d、eIF-1A、Hspa1b、H2afz的表达.本研究探讨了活性氧影响早期胚胎发育过程的机制,为哺乳动物体外受精培养体系的优化提供了依据.     

哺乳动物植人前胚胎发育的程序化

哺乳动物植入前胚胎发育的程序化过程,是发育生物学的核心问题,弄清这一过程,对研究哺乳动物早期发育有着重要意义.因受研究方法、实验材料等因素的影响,该研究领域的进展缓慢.文章就近年来在植入前胚胎发育的分子事件、母源调控向合子型调控的过渡、细胞核重建、染色质的重建机制、基因组甲基化与基因表达等方面的研究进展进行了综述.     

组蛋白甲基化修饰在小鼠早期胚胎发育中的建立与调控

 组蛋白修饰作为重要的表观遗传修饰，在调控胚胎基因表达、胚胎细胞的命运决定及胚胎基因组的稳定性等方面均起了很重要的作用。微量测序技术的发展使从全基因组水平上检测植入前胚胎的组蛋白修饰成为可能。综述了近年来利用该技术对小鼠早期胚胎发育过程中的组蛋白甲基化修饰研究的最新进展，总结了在胚胎基因激活及第一次细胞分化过程中组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰不同的建立和动态变化趋势，这些研究为探索胚胎发育和细胞分化的表观调控机制奠定了基础。